用于熔纺、冷却以及卷绕的设备的制作方法

专利名称：用于熔纺、冷却以及卷绕的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的用于熔纺、冷却以及卷绕一根由一个单纤维组构成的丝线的设备，以及一种按权利要求14前序部分所述的用于冷却一个单纤维组的设备。
背景技术：
在熔纺合成丝线时，对刚刚挤出的单纤维绞丝进行冷却对于以后由单纤维绞丝构成的合成丝线的质量具有特别的意义。特别是在制造纺织的丝线时，需要挤压非常纤细的单纤维绞丝，它们对于使用冷却空气流进行冷却反应非常敏感，由此需要进行特别均匀的冷却。
基本上有两种不同的冷却方法用于冷却熔纺的单纤维绞丝。在第一种方法中，将冷却空气流从外面指向单纤维束。在这种系统中特别需要注意，在内部导引的单纤维绞丝得到充分的冷却。
在第二种方法中，单纤维绞丝在一个环形装置中进行丝纺，并在环形单纤维的中心产生一个由内向外指向的冷却空气流。本发明以该原理为基础。如在DE 196 53 451 A1中已公开，为了产生由内向外穿过单纤维帘幕的冷却空气流，采用所谓的扩散器(Blaskerze)。扩散器是圆柱形的并且具有一个多孔透气的透气外壳。该扩散器在其一端是封闭的，而在相对的另一端与一个空气输送装置相连接，冷却空气通过该空气输送装置被引入到扩散器内部。为了使得在整个透气外壳上喷出的冷却空气最好具有预定的喷气型线(Blasprofil)，该透气外壳由一种具有一定的流动阻力的多孔材料构成。由此已知将该扩散器的透气外壳由烧结金属、金属泡沫、泡沫材料或卷绕的纸层制成。由于不规则地包含在材料中的气孔以及开口，由透气外壳中流出的冷却空气通常不是充分层流的，并且在整个表面上看，不能产生均匀的气流。但是这种气流型线在冷却纤细的单纤维绞丝时导致不均匀性，另外这对单纤维绞丝的平静运行具有负面影响。另外传统的扩散器的透气外壳具有微小的透气性，由此需要很高的压力差才能使得气流在扩散器的整个表面上流出。但是这必然导致在优选的流出区域上的不均匀性，所述流出区域中另外具有紊流。但是不能提高透气外壳中的透气性，因为在扩散器的区域中流出的冷却空气的不均匀性效果会进一步增加。
此外从DE 37 08 868 A1或US 4,285,646中已知，在扩散器内设置一些导向装置，以影响由透气外壳喷出的冷却空气流。这些导向装置优选用于实现确定的喷气型线而安装在扩散器上。但是由此不能影响具有透气外壳的气孔结构特征的流出气流。

发明内容
因此本发明的任务是，提出一种同类的用于制造熔纺的丝线的设备，通过这种设备可以制造具有高度均匀性的纺织的丝线，特别是关于乌斯特均匀度(Uster)、延展性以及强度方面。
本发明的另一个任务是改进开头所述类型的用于熔纺和冷却的设备以及用于冷却的设备，使得一个在整个冷却区域均匀地产生的冷却空气流用于冷却单纤维组。
本发明的任务通过具有权利要求1所述特征的用于熔纺和冷却的设备以及按权利要求14所述的用于冷却单纤维组的设备来解决。
有利的改进方案通过从属权利要求的特征以及特征组合来给出。
本发明的特点在于，由扩散器中喷出的冷却空气在碰到单纤维绞丝之前转变成沿确定方向的层流。由此可以产生适用于冷却纤细单纤维绞丝的冷却空气的空气运动，它可以便各单根单纤维绞丝均匀地形成并固化。由此可以在从单纤维到单纤维之间的均匀性方面以及在时间上的复合丝均匀性方面避免不均匀性。在此设置用于均匀化以及校准冷却空气流的附加外壳的材料具有许多开口，这种材料基本上不会造成附加的流动阻力。由此基本上不会影响被附加外壳包围的透气外壳的喷气特性，并且只是将由透气外壳中喷出的冷却空气由紊流转变成层流。
为了均匀地穿过单纤维帘幕，特别是本发明的改进方案被证明是令人满意的，其中附加外壳的材料具有基本上径向定向的开口，以便形成一个横向指向单纤维绞丝的冷却空气流。这里产生基本上成直角地从附加外壳的外壳表面喷出的冷却空气的层流。但是也可在扩散器的整个长度上产生不同方向的冷却空气，以便通过一个逆着丝线运行方向倾斜的冷却空气流或一个顺着丝线运行方向倾斜的冷却空气流获得特别的预冷效果或二次冷却效果。
作为附加外壳的材料特别优选使用一种具有高度开口的流动表面的多层钢丝布。在此会出现可忽略的流动阻力。但是也可以使用打孔的或蜂窝状的板件，所述板件优选是无缝的。
在本发明的一种优选改进方案中规定，附加外壳与透气外壳紧贴，并且通过扩散器固定。这种方案的优点是，在透气外壳上通过附加外壳产生支撑作用，使得该透气外壳可以由具有较小强度的纸张或泡沫材料制造。
在此优选将透气外壳以及附加外壳组合在一个结构单元中，这个结构单元可以显著简化扩散器的操作。
但是也可以将附加外壳与透气外壳保持一段距离地进行设置，其中附加外壳设置在一个支承扩散器的夹持装置上。本发明的这种改进方案的优点是，透气外壳的整个外壳表面都可以用于产生冷却空气流。
此外可以将附加外壳可更换地设置在夹持装置上，使得在丝线纤度或聚合物改变时可以通过更换附加外壳对冷却进行相应的匹配。
为了在可更换的附加外壳的情况下，使得在透气外壳和附加外壳之间构成的环形腔中没有轴向气流，将该附加外壳由夹持装置固定到工作位置、在扩散器的自由端上通过一个间隔件固定在纺丝装置的止挡上。由此附加外壳在间隔件和夹持装置之间在各端部可靠地密封。
为了维护目的或为了清洗喷丝板，优选可以将扩散器与附加外壳一起通过夹持装置从工作位置远离纺丝装置转到一个维护位置。为此该夹持装置相对于纺丝装置是可高度调节和/或可转动的。
为了使得单纤维绞丝沿着扩散器可靠地导引，根据本发明的一种优选的改进方案，为夹持装置在扩散器下方设置一个浸渍装置，该浸渍装置具有一个与单纤维组接触的浸渍环。由此整个单纤维组在聚集成一根合成丝线之前可以被均匀地润滑。
单纤维组的聚集优选通过一个串联在浸渍装置后面的集丝器来进行。
根据所要制造的丝线设置一个或多个处理装置，这些处理装置设置在卷绕装置之前。这样就可以生产部分牵伸的预取向丝(POY-Fden)或完全牵伸的全拉伸丝(FDY-Fden)，这些丝线可由一种熔融的合成的聚合物制成，所述聚合物例如是聚酯、聚酰胺或聚丙烯。由此基本上可以制造纺织的丝线或工业丝线。
本发明也涉及到一种这样的方法，其中一个环形的单纤维组可以在保持高度均匀性的情况下进行冷却，例如在制造短纤维时。在此单纤维绞丝在结合成丝束之前优选用按权利要求14所述的本发明的设备进行冷却。
除了按权利要求15和16所述的优选的改进方案之外，按权利要求14所述的本发明的设备还可以通过权利要求4至13所述的特征以及特征组合来进行改进。


下面针对一些实施例参考附图来详细说明本发明的设备。其中图1示出了本发明设备第一实施例的示意图；图2示出了本发明设备另一实施例的示意图；图3示出了图2中实施例的扩散器外壳的断面示意图。
具体实施例方式
图1中示出了本发明的用于熔纺、冷却以及卷绕一根合成丝线的设备的第一实施例的示意图。该设备具有一个纺丝装置1、一个设置在纺丝装置1下方的冷却装置6以及一个串联在冷却装置6之后的卷绕装置19。纺丝装置1包括一个加热的纺丝头2，该纺丝头在其下侧带有一个喷丝板3。该喷丝板3在其下侧设置多个用于挤出许多单纤维绞丝的喷孔。在纺丝头2的内部另外还设置(此处未示出的)导引熔体和输送熔体的结构件。这样经由熔体入口4输入的聚合物熔体通过一个此处未示出的纺丝泵输送到喷丝板3。在纺丝头2内部通常固定多个喷丝板，以平行并排地制造多条丝线。因为本发明可以毫无问题地拓展为两条、三条或多条丝线，为了清楚起见只示出了用于制造一根丝线的结构。
在纺丝装置1的下方设置一个冷却装置6。该冷却装置6具有一个扩散器7，该扩散器7设置在一个夹持装置10上。该扩散器7是空心圆柱形的并且包含一个透气外壳8，该透气外壳由一种多孔材料构成。透气外壳8的材料在此可以通过卷绕的纸层、烧结金属的泡沫材料构成。在扩散器7的自由端，该透气外壳8由一个端块15封闭。该透气外壳8以其相对的另一端设置在夹持装置10上。一个附加外壳9与透气外壳8相隔一个距离设置在夹持装置10上，该附加外壳9以外壳形式包围透气外壳8。扩撒器7以及附加外壳9通过一个在喷丝板3中心的间隔件14设置在纺丝头2的下侧。在此，间隔件14在扩散器7的端部通过夹持装置10固定在喷丝板3下侧的止挡22上。附加外壳9以及固定在附加外壳内部的扩散器7在其工作位置上时位于喷丝板3的中心。
为了定位扩散器7以及附加外壳9，夹持装置10可以高度调节并可以转动。为了将冷却空气导入到扩散器7的内部，夹持装置10与一个空气输送装置11相连。空气输送装置11与一个此处未示出的冷却介质源例如一个鼓风机相连接。在夹持装置10的内部，该空气输送装置11通过一个管道系统与透气外壳8在夹持装置10内的开口端相连接。
在夹持装置10的圆周上设有一个浸渍装置12。该浸渍装置12在此由一个浸渍环13构成，该浸渍环13在其表面上具有流出的浸渍剂，并且润湿在浸渍环13的圆周上走过的单纤维绞丝5。
在冷却装置6的下方设有一个集丝器17，通过该集丝器17将单纤维绞丝5聚集成一根丝线16。
为了将单纤维绞丝5或丝线16抽出，设置了一个处理装置18。该处理装置18在此用符号表示，因为根据所要制造的丝线类型该处理装置的构造和组成都是不同的。由此可以有一个或多个导丝辊或导丝辊单元用于抽出、导向或牵伸丝线。另外还可以集成涡流变形装置、附加浸渍装置或一些具有抽吸系统和丝线传感器的丝线切断器。
作为替代方案，丝线16或单纤维绞丝5也可以直接通过卷绕装置19抽出。
为了接收丝线，在处理装置18下面设置一个卷绕装置19。该卷绕装置19通过一个筒子20以及一个紧贴在筒子20圆周上的压紧辊21用符号描述。在此丝线16被卷绕到筒子20上。
在图1中示出的本发明设备的实施例中，熔融的聚合物材料例如通过一个挤出机或一个泵送给纺丝装置1。为此聚合物熔体通过加热的熔体入口4进入到纺丝头2内，并在压力作用下送入喷丝板3。喷丝板3是圆形的并且在其下侧包括一列或多列环形设置的孔，聚合物熔体从这些孔中流出成为纤细的单纤维绞丝5。在单纤维绞丝5穿过喷丝板3挤出之后，单纤维绞丝5穿过设置在纺丝装置1下面的冷却装置6。为了冷却环形导引的单纤维绞丝5，通过空气输送装置11输送冷却空气，冷却空气通过预压力送入到扩散器7的内部。由于预压力，形成了从扩散器7的透气外壳8沿径向压出的冷却空气流。在透气外壳8的圆周上形成的气流在此主要通过透气外壳8的材料的气孔分布来决定。由扩散器7的透气外壳8喷出的冷却空气流主要是紊流。可以用多层的纸层或泡沫材料或烧结金属来构成透气外壳8的材料。由透气外壳8喷出的冷却空气流然后由附加外壳9导引。附加外壳9由一种具有许多开口的材料构成，这些开口一方面对冷却空气流产生非常微小的流动阻力，另一方面导致冷却空气流的定向。为此该材料优选具有沿径向定向的开口，使得在附加外壳9的整个冷却区域上产生一个横向指向的层流气流，该层流气流穿过单纤维帘幕用于冷却单纤维绞丝5。穿过附加外壳9的冷却空气流的均匀性使得冷却空气流均匀地吹向单纤维绞丝而不会形成涡流。这使得运行非常平静，这特别有利于单纤维绞丝并由此有利于丝线的乌斯特均匀性。在为了增加冷却空气量而改变扩散器内部冷却空气的预压力时，通过附加外壳9引起的用于冷却单纤维绞丝的层流也保持不变。
在冷却区域的端部，单纤维绞丝5与在夹持装置10的圆周上的浸渍装置12的浸渍环13相接触地走过。在浸渍之后单纤维绞丝5被结合成丝线16，该丝线经过处理后被卷绕到一个筒子20上。
在图1中示出的本发明的设备特别适用于制造纺织的丝线。在此既可以制造部分牵伸的预取向丝，也可以制造完全牵伸的全拉伸丝。为了在冷却方面也能进行与所制造的丝线类型的匹配，对于在图1中所示的本发明设备的实施例，附加外壳9可更换地与夹持装置10相连接。该夹持装置10可移动，使得扩散器可以与附加外壳从工作位置转到一个维护位置。在维护位置中，可以对附加外壳9进行更换。由此例如可以对附加外壳9中的孔的几何尺寸或孔的设置通过选择特定的材料或特定的形状来改变。
在图2中示出了本发明设备的另一个实施例。该实施例基本上与前面按图1中所示的实施例一致，因此在下面仅对其不同点进行描述，其它部分请参考前面的说明。
在图2所示的实施例中，设置在纺丝装置1下面的冷却装置6通过一个扩散器7构成以产生一个径向指向的冷却空气流。在此将一个附加外壳9直接与透气外壳8相接触地套在扩散器7上。该透气外壳8以及附加外壳9构成了一个结构单元，该结构单元在自由端上通过一个共同的端块15固定。该透气外壳8以及附加外壳9以其相对的另一端安置在夹持装置10上，其中透气外壳8具有一个用于接收冷却空气的开口端。附加外壳9和透气外壳8的功能以及附加外壳9和透气外壳8的结构基本上与前述实施例一致，因此也可以参考前述实施例的功能。
在图2所示的实施例中，通过附加外壳9直接实现透气外壳8的支撑。由此透气外壳8可以由具有微小强度的材料例如泡沫材料或薄的纸层来制造。为了使得透气外壳8的阻力特性可以基本上不被改变地用于产生冷却空气流，附加外壳9的材料具有的流动阻力相对于透气外壳8的材料的流动阻力可以忽略不计。
为此在图3中示出了透气外壳8和附加外壳9的结构的实施例。透气外壳8由一种泡沫材料构成。在透气外壳8的外圆周上设置了附加外壳9。该附加外壳9由一种多层的钢丝布23构成。多层的钢丝布23构成了基本上径向定向的开口24，这些开口导致由透气外壳8喷出的冷却空气流被均匀化。在附加外壳9的圆周上喷出一个横向指向的层流的冷却空气流，以便穿过环绕包围附加外壳9的单纤维绞丝。
图1和2的实施例中示出的纺丝装置以及冷却装置的结构是示例性的。因此例如输入到扩散器中的冷却空气也可以通过纺丝头导入。同样，在夹持装置的圆周上的浸渍装置也可以通过一个丝线导向环来替代。在这种情况下，为集丝器对应配置一个浸渍装置。同样，间隔件的构造以及间隔件长度与扩散器长度的比例也是示例性的。原则上，通过间隔件的长度可以形成一个平静区，在该平静区中对单纤维没有起冷却作用。在这种区域中例如可以设置一个后置加热器，以影响单纤维绞丝的分子方向。
另外本发明也涉及到一种这样的方法，其中单纤维绞丝在冷却之后为了制造短纤维被接合成丝束或丝条。另外可以使用一些用于冷却的设备，它们在结构上与按图1和2中的实施例一致。对于这种设备的说明请参考前面的说明。
附图标记列表1纺丝装置13 浸渍环2纺丝头 14 间隔件3喷丝板 15 端块4熔体入口16 丝线5单纤维绞丝 17 集丝器6冷却装置18 处理装置7扩散器 19 卷绕装置8透气外壳20 筒子9附加外壳21 压紧辊10 夹持装置22 止挡11 空气输送装置23 钢丝布12 浸渍装置24 开口
权利要求
1.一种用于熔纺、冷却以及卷绕一根由多根单纤维绞丝(5)构成的丝线(16)的设备，该设备具有一个纺丝装置(1)，该纺丝装置具有一个用于挤出一个环形的单纤维组(5)的喷丝板(3)；具有一个设置在纺丝装置(1)下方的冷却装置(6)，用于冷却构成单纤维组的单纤维绞丝(5)；以及具有一个卷绕装置(19)，用于卷绕由冷却后的单纤维绞丝(5)构成的丝线(16)，其中冷却装置(6)具有一个扩散器(7)，扩散器基本上与喷丝板(3)对中地固定在一个工作位置上并且包括一个多孔的透气外壳(8)，用于产生从内向外流动的冷却空气流，其特征在于设置一个外壳式包围扩散器(7)的透气外壳(8)的附加外壳(9)，并且该附加外壳(9)由一种具有许多开口(24)的材料制成，这种材料可以使冷却空气流定向而没有显著的流动阻力。
2.按权利要求1所述的设备，其特征在于所述附加外壳(9)的材料具有基本上径向定向的开口(24)，以便产生一个横向指向单纤维绞丝(5)的冷却空气流。
3.按权利要求1或2所述的设备，其特征在于所述材料优选由一种多层的钢丝布(23)构成。
4.按权利要求1至3任一项所述的设备，其特征在于所述附加外壳(9)与透气外壳(8)紧贴并且通过扩散器(7)固定。
5.按权利要求3所述的设备，其特征在于所述透气外壳(8)和附加外壳(9)组合成一个结构单元。
6.按权利要求1至3任一项所述的设备，其特征在于所述附加外壳(9)与透气外壳(8)间隔开，并且通过一个支承扩散器(7)的夹持装置(10)固定。
7.按权利要求6所述的设备，其特征在于所述附加外壳(9)可更换地设置在夹持装置(10)上。
8.按权利要求6或7所述的设备，其特征在于所述附加外壳(9)在工作位置上在扩散器的自由端处紧靠在一个间隔件(14)上，间隔件(14)将扩散器(8)支撑在纺丝装置(1)对面。
9.按权利要求1至8任一项所述的设备，其特征在于所述附加外壳(9)与扩散器(8)通过夹持装置(10)可以由工作位置远离纺丝装置(1)转到一个维护位置。
10.按前述权利要求任一项所述的设备，其特征在于所述夹持装置(10)在扩散器(8)的下方支承一个浸渍装置(12)，该浸渍装置(12)具有一个与单纤维绞丝(5)接触的浸渍环(13)。
11.按权利要求10所述的设备，其特征在于在所述浸渍环(13)后面设置一个集丝器(17)，各单纤维绞丝(5)通过该集丝器被聚集成一根合成丝线(16)。
12.按权利要求1至11任一项所述的设备，其特征在于所述夹持装置(10)相对于纺丝装置(1)是可以转动的。
13.按前述权利要求任一项所述的设备，其特征在于设有一个或多个处理装置(18)，所述处理装置设置在卷绕装置(19)的前面。
14.一种用于冷却刚刚挤出的单纤维组的设备，该设备具有一个扩散器(7)，该扩散器基本上相对于单纤维组的环形导引的单纤维绞丝(5)设置在中心，并且该扩散器包括一个多孔的透气外壳(8)，用于产生由内向外流动的冷却空气流，其特征在于设有一个外壳式包围扩散器(7)的透气外壳(8)的附加外壳(9)，并且该附加外壳(9)由一种具有许多开口(24)的材料构成，这种材料使冷却空气流定向而没有显著的流动阻力。
15.按权利要求14所述的设备，其特征在于所述附加外壳(9)的材料具有基本上径向定向的开口(24)，以便产生一个横向指向单纤维绞丝(5)的冷却空气流。
16.按权利要求14或15所述的设备，其特征在于所述材料优选由一种多层的钢丝布(23)构成。
全文摘要
本发明涉及一种用于熔纺、冷却以及卷绕一根由多根单纤维绞丝构成的丝线的设备，该设备具有一个纺丝装置、一个冷却装置以及一个卷绕装置。纺丝装置包括一个用于挤出一个具有多根单纤维绞丝的环形的单纤维组的喷丝板。为了冷却单纤维绞丝，在纺丝装置下方设置具有一个扩散器的冷却装置，其中由一个多孔的透气外壳产生一个由内向外流动的冷却空气流。为了得到用于冷却纤细的单纤维绞丝的均匀的层流，根据本发明，该透气外壳被一个附加的附加外壳包围，该附加外壳由一种具有许多开口的材料构成，这种材料使冷却空气流定向而没有显著的流动阻力。
文档编号D01D5/092GK1823185SQ200480020414
公开日2006年8月23日 申请日期2004年7月8日 优先权日2003年7月18日
发明者J·黑根巴特, H·迈泽 申请人:苏拉有限及两合公司